Strategia di migrazione Kubernetes e best practice

Una Strategia di migrazione Kubernetes consiste in un piano passo dopo passo per spostare applicazioni e workloads in un ambiente containerizzato, includendo best practice per un risultato di successo.

Man mano che le aziende modernizzano le applicazioni e adottano tecnologie basate su cloud come microservizi, hanno bisogno di piattaforme di orchestrazione dei container per gestire in modo affidabile ed efficiente i workload di cloud ibrido e multicloud.

Come piattaforma dominante di orchestrazione, Kubernetes consente alle aziende di migrare i loro percorsi cloud, facilitando la transizione delle applicazioni legacy verso ambienti cloud-native.

Secondo uno studio del 2024 della Cloud Native Computing Foundation (CNCF), l'adozione del cloud-native ha raggiunto l'89%, con il 93% delle organizzazioni che ora utilizzano, testano o valutano Kubernetes.¹

Per realizzare una migrazione Kubernetes senza intoppi, le organizzazioni hanno bisogno di una strategia solida che preveda una pianificazione attenta pensata per cogliere opportunità di business e tecnologia superando al contempo le sfide.

Originariamente sviluppato da Google, Kubernetes è una piattaforma di orchestrazione di container open source mantenuta dalla Cloud Native Computing Foundation (CNCF) dal 2015. Nota anche come k8s o kube, questa piattaforma programma e automatizza la distribuzione, la gestione e la scalabilità delle applicazioni containerizzate.

Prima di Kubernetes, le applicazioni venivano in genere eseguite su server dedicati o macchine virtuali (VM), rendendo la scalabilità costosa e dispendiosa in termini di tempo.

Nelle moderne impostazioni containerizzate, un motore di tempo di esecuzione (in genere Docker) consente agli sviluppatori di creare, implementare, eseguire, aggiornare e gestire container. Kubernetes fornisce il livello di orchestrazione necessario per gestire centinaia o migliaia di container su larga scala. Oggi, Docker e Kubernetes sono gli strumenti leader per la containerizzazione.

La distribuzione di Kubernetes avviene tramite cluster composti da nodi, ognuno dei quali rappresenta una macchina fisica o VM. Ogni cluster ha un nodo principale che gestisce un piano di controllo (inclusi il server API e il database etcd ). Le applicazioni Kubernetes sono eseguite in pod, che sono le unità implementabili più piccole. Tipicamente contengono container basati su Linux che condividono storage e altre risorse.

Le caratteristiche principali di Kubernetes includono implementazioni per la gestione dei cicli di vita delle app e dei set di repliche, DNS e rete per la distribuzione dei servizi, e namespace per l'isolamento delle risorse. Il server API di Kubernetes (accessibile tramite lo strumento a riga di comando kubectl) gestisce la configurazione e orchestra la comunicazione tra componenti. I volumi persistenti gestiscono le esigenze di storage.

Kubernetes è open source, il che permette alle organizzazioni di evitare il blocco da fornitore. DevOps e altri team traggono beneficio da una comunità globale che contribuisce con miglioramenti e patch di sicurezza. Tutti i principali fornitori di servizi cloud offrono servizi Kubernetes Service, tra cui Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google piattaforma cloud e IBM Cloud .

La migrazione a Kubernetes offre vantaggi sia tecnici che organizzativi, tra cui:

• Migliore utilizzo delle risorse ed efficienza dei costi
• Affidabilità migliorata ed elevata disponibilità
• Distribuzione più veloce
• Aumento della produttività e autonomia del team

Kubernetes scala automaticamente le applicazioni in base alla domanda. Ad esempio, durante i periodi di picco di traffico, come una vendita flash su un sito di e-commerce, avvia più pod per gestire il bilanciamento del carico. Quando la vendita termina e la domanda diminuisce, Kubernetes si ridimensiona per conservare le risorse.

Kubernetes aiuta a mantenere le app stabili e disponibili tramite distribuzione tra cluster e recupero automatico dai guasti. Questo aiuta a mantenere un'elevata disponibilità.

Kubernetes consente una distribuzione continua su larga scala per snellire workflow e permettere ai team di apportare modifiche ogni volta che necessario. Gli aggiornamenti continui distribuiscono le nuove versioni gradualmente, monitorando i problemi prima del completamento dell'implementazione. Se emergono problemi, i rollback vengono eseguiti rapidamente.

Con Kubernetes, i team possiedono servizi specifici e possono lavorare in modo indipendente. Ciò include l'implementazione secondo programmi indipendenti, la scelta della tecnologia più adatta alle proprie esigenze e l'innovazione al ritmo giusto. 

I team della piattaforma forniscono servizi condivisi come il monitoraggio, la registrazione e una rete di servizi che tutti i team utilizzano, creando coerenza senza limitare l'innovazione.

Le migrazioni di successo iniziano con una pianificazione approfondita che prevede i seguenti passaggi:

1. Valutare il tuo ambiente attuale.
2. Valutare le competenze del team e le esigenze di formazione.
3. Scegliere il tuo approccio alla migrazione.
4. Pianificare la tua strategia di cluster.

Inizia catalogando le applicazioni, l'infrastruttura e le dipendenze esistenti. Identifica quali applicazioni sono buone candidate per la migrazione precoce. Tipicamente, le applicazioni stateless con API ben definite funzionano meglio come punti di partenza, mentre le app stateful richiedono più pianificazione.

Documenta le dipendenze tra le applicazioni, compresi i database, le code di messaggi e i servizi esterni che devono essere presi in considerazione durante la migrazione.

Valuta la tua infrastruttura attuale per determinare se un servizio Kubernetes gestito da un provider di cloud o una soluzione self-hosted sia più sensata per la tua organizzazione. Considera fattori come l'esperienza interna, i requisiti di conformità e i vincoli di budget.

Valuta le capacità attuali del tuo team con container, Kubernetes e pratiche cloud-native.

Secondo un report dell'IBM Institute for Business Value 2023, circa il 58% dei decisori globali afferma che le competenze cloud rimangono una sfida considerevole.

Individuare presto le lacune di competenze e sviluppare piani di formazione che includano esperienza pratica.

Decidi tra diverse strategie di migrazione in base alle caratteristiche dell'applicazione e alle priorità aziendali. Un approccio lift-and-shift containerizza le applicazioni esistenti con cambiamenti minimi, permettendo una migrazione più rapida ma potenzialmente perdendo opportunità di ottimizzazione. Rifattorizzare le applicazioni per renderle cloud-native richiede più tempo ma garantisce prestazioni migliori, scalabilità ed efficienza dei costi.

Molte organizzazioni adottano un approccio a fasi. Questo approccio consiste nel partire da semplici applicazioni per costruire esperienza, poi affrontare workload più complessi man mano che cresce l'esperienza del team.

Determina se usare un singolo cluster o più cluster nel tuo nuovo ambiente. I singoli cluster sono più semplici da gestire ma potrebbero non soddisfare i requisiti di isolamento, conformità o distribuzione geografica. Più cluster offrono un isolamento migliore e possono migliorare l'affidabilità, ma richiedono una gestione della configurazione più sofisticata che utilizza strumenti come i diagrammi di Helm o Kustomize.

Dopo la fase di pianificazione, la migrazione di Kubernetes può iniziare, guidata da queste best practice:

1. Applicazioni pronte per Kubernetes.
2. Costruire pipeline CI/CD per distribuzioni automatizzate.
3. Monitora e registra in modo efficace.
4. Mettere in sicurezza i cluster Kubernetes.

Inizia creando immagini di container con build multifase. Questa tecnica mantiene le dipendenze di build separate da quelle in produzione, riducendo la dimensione dell'immagine e riducendo le vulnerabilità di sicurezza.

Esegui container come utenti non-root. In questo caso, se qualcosa viene compromesso, il danno resta limitato.

Utilizza un tagging coerente e organizza il registro in modo chiaro, in modo da tenere traccia facilmente delle versioni.

Verifiche di salute adeguate aiutano Kubernetes a gestire efficacemente le tue applicazioni. Le sonde di vitalità indicano a Kubernetes se un pod deve riavviarsi, mentre le sonde di prontezza indicano quando i pod possono accettare traffico.

Le applicazioni devono esporre endpoint che verificano lo stato di salute dell'applicazione controllando la connettività del database, le dipendenze esterne o lo stato interno.

Per il networking, configura la scoperta dei servizi e il bilanciamento del carico utilizzando i servizi Kubernetes, così le applicazioni possono trovare dipendenze tramite nomi di servizio invece che indirizzi IP hardcoded.

Per il traffico esterno, implementa le risorse Ingress con controller appropriati che gestiscano la terminazione e il routing SSL.

Esternalizza tutta la configurazione dal codice dell'applicazione utilizzando file YAML. Usa ConfigMaps per configurazioni non sensibili e Secrets per dati sensibili come credenziali del database e chiavi API, permettendo così di eseguire la stessa immagine container attraverso sviluppo, staging e produzione con configurazioni diverse.

Costruisci pipeline CI/CD che gestiscono tutto, dal commit del codice all'implementazione in produzione, con test automatizzati che includono test unitari, test di integrazione e verifica dell'implementazione. Le immagini dei container vengono create automaticamente e inviate ai registri con la corretta versionazione.

Distribuisci un monitoraggio completo che copra l'uso delle risorse (CPU, memoria e storage), le prestazioni delle app e le metriche aziendali, con dashboard per la visualizzazione. La registrazione centralizzata aiuta a risolvere problemi su molti pod e servizi.

Utilizza il controllo degli accessi basato su ruoli (RBAC) per definire i permessi, le politiche di rete per controllare il traffico tra pod e la crittografia per i dati a riposo e in transito. Scansiona regolarmente le immagini dei container per vulnerabilità e tieni aggiornate le immagini di base.

Anche le migrazioni Kubernetes meglio pianificate incontrano ostacoli. Le applicazioni legacy on-premise spesso non sono state progettate per ambienti containerizzati e possono basarsi su configurazioni obsolete, impostazioni di server specifiche o storage che non funzionano su Kubernetes. Anche sistemi esterni come database e servizi di terze parti aggiungono complessità. Test approfonditi e convalide negli ambienti di staging aiutano a identificare e risolvere i problemi di compatibilità prima della produzione.

La protezione dei dati è fondamentale. Esegui sistemi vecchi e nuovi in parallelo temporaneamente, sincronizzando i dati tra gli ambienti e convalidando le funzionalità prima di passare completamente a Kubernetes. L'esecuzione in parallelo aiuta a minimizzare i tempi di inattività e a ridurre la perdita di dati.

I provider cloud e altre aziende tecnologiche offrono una gamma di strumenti e servizi di migrazione Kubernetes, tra cui i seguenti.

I fornitori di servizi cloud offrono servizi gestiti per la valutazione dei workload, la containerizzazione e la distribuzione automatizzata. Ad esempio, Amazon EKS, Microsoft Azure AKS e IBM Cloud Kubernetes Service offrono tutti servizi di migrazione.

Inoltre, strumenti infrastructure-as-code (IaC) come Terraform aiutano gli sviluppatori ad automatizzare il provisioning del cluster e l'installazione e la gestione della configurazione dei componenti aggiuntivi.

Questi strumenti offrono funzionalità di monitoraggio, osservabilità e risoluzione dei problemi, così i team possono ottenere insight sul comportamento, lo stato di salute e le prestazioni dei loro ambienti Kubernetes.

Le società tecnologiche e di consulenza forniscono competenze Kubernetes che integrano gli strumenti di migrazione. Tali servizi possono guidare le decisioni strategiche dalla valutazione iniziale fino all'ottimizzazione post-migrazione, aiutando le organizzazioni a superare sfide tecniche e organizzative complesse.